Capítulo 2: Introdução às Redes de Computadores Redes para Automação Industrial Luiz Affonso...

Capítulo 2: Introdução às Redes de Computadores

Redes para Automação Industrial

Luiz Affonso Guedes

IntroduçãoConteúdo

Definição Classificação Aplicações típicas Software de rede Modelos de referências Exemplos de redes Exemplos de serviços de comunicação de dados Padronização de redes

IntroduçãoDefinição de Redes de Computadores

É um conjunto de computadores autônomos e interconectados.

RedeMeio de comunicação

Host Não éRede

IntroduçãoAutonomia

Em rede, nenhum computador obedece a comandos de outro.

• Possui autonomia até para se desconectar da rede

Interconexão: Meio de Comunicação Cabo de cobre

• Coaxial

• Par Trançado Fibra óptica Rotas de microondas Radiodifusão

IntroduçãoMeio de Comunicação: Características

Taxa de transmissão Tecnologia de transmissão Extensão Geográfica das redes Aspectos econômicos Confiabilidade

Meio de comunicação

IntroduçãoClassificação das redes de computadores

Quanto à velocidade de transmissão• Baixa, média e alta velocidade

Quanto à extensão geográfica • Locais, Metropolitanas e Longa Distância

Quanto à confiabilidade• Confiáveis e não confiáveis

Quanto ao modo de transmissão• Determinísticas e não determiníasticas

Introdução

Classificação quanto a extensão geográfica Redes Locais: LAN - Local Area Network

• Interconectam computadores localizados num mesmo prédio (10m a 1Km).

• Utilizam tipicamente um único meio físico. Redes de Campus: CAN - Campus Area Network

• Interconectam computadores localizados em vários prédios num mesmo Campus (fábrica, universidade) - até 10Km.

• Tipicamente são um conjunto de LANs ligadas a um backbone

Introdução Redes Metropolitanas: MAN - Metropolitan Area

Network• Interligam computadores e LANs numa extensão de 5 a

100Km.

• Tipicamente são constituídas de LANs ligadas a vários backbones.

Redes de Longa Distância: WAN - Wide Area Network

• Interconectam redes em termos nacionais e continentais - 100 a 5.000Km.

– Holdings nacionais de telecomunicações.

Estruturas de Redes Tipo LAN e CAN

LAN

CAN

LAN

LAN

backbone

Estrutura de Redes MAN

CAN

LAN

LAN

backbone

CAN

LAN

LAN

backbone

MAN

Backbone de Alta Velocidade

Resumo da classificação geográficaDistância entreprocessadores

Localização dosprocessadores

Exemplo

10 cm Placa de circuito Máquina dataflow

1 m Sistema Multicomputador

10 m Sala LAN

100 m Prédio LAN

1 Km Campus CAN

10 Km Cidade MAN

100 Km País WAN

1.000 Km Continente WAN

10.000 Km Planeta Internet

IntroduçãoClassificação de Redes Quanto à

Tecnologia de Transmissão Broadcast

• Um único canal de comunicação compartilhado por todos computadores.

– Broadcasting e multicasting

• Tipicamente em LANs Ponto-a-ponto

• Tipicamente em MANs e WANs

IntroduçãoUso de Redes de Computadores

Redes Corporativas (Na empresa)• compartilhar recursos

• confiabilidade (back-up)

• economia de recursos

• escalabilidade

• modelo Cliente-servidor

Rede

ServidorCliente

1- request 2- reply

IntroduçãoUso de Redes de Computadores

Redes para pessoas• acesso a informações remotas

• comunicação pessoa-a-pessoa

• entretenimento interativo– e-mail

– videoconferência

– jogos interativos

Aspectos Sociais• Novas relações entre capital-trabalho

IntroduçãoEstrutura de Redes

Computador: host ou end system Subrede

• Conecta computadores

• Transporta mensagens entre hosts LANs

• Suporte de comunicação que se reduz a um duto elétrico ou óptico

WANs• Subrede de comunicação é composta de linhas de

transmissão e dispositivos de chaveamento

Introdução• Linhas de Transmissão: Canais

• Dispositivos de Chaveamento: IMPs (Interface Message Processors) ou Routers

Subrede de comunicação

HostIMP

Introdução

Topologias Típicas de Redes

EstrelaAnel

Barramento

Árvore

Genéricaou Irregular

IntroduçãoTopologias de LANs

Barramento• Ethernet

Anel• Token Ring, FDDI

Topologias de WANs Genérica

IntroduçãoEstruturação de Redes em Camadas

Modelem em blocos (camadas) funcionais interligados.

O modelo descreve funcionalidades e não detalhes de implementação.

Uma camada n só se comunica com as camadas adjacentes a ela.

N+1

N

N-1

A camada n oferece serviços para acamada n-1

Introdução Logicamente, a camada n de um host troca

informação somente com a camada n dos outros host.

Camada 5 Camada 5

Camada 4

Camada 3

Camada 2

Camada 1

Camada 4

Camada 3

Camada 1

Camada 2

Meio Físico

Protocolo da camada 5

Protocolo da camada 4

Protocolo da camada 3

Protocolo da camada 2

Protocolo da camada 1

Hos

t 1

Hos

t 2

IntroduçãoExemplo: Conversa dos filósofos

FilósofoHindu

FilósofoAlemão

Secretária Secretária

Tradutor Tradutor

filosofia

holandês

português

3 3

2 2

1 1

Introdução

Modelo OSI/ISO de 7 camadas

Meio Físico

Camada Física

Camada de Transporte

Camada de Apresentação

Camada de Aplicação

Camada Enlace

Camada de Rede

Camada de Sessão

Camada Física

Camada Enlace

Camada de Rede

Camada de Transporte

Camada de Sessão

Camada de Apresentação

Camada de Aplicação7

1

2

3

4

5

6

7

1

2

3

4

5

6

IntroduçãoFuncionalidades das camadas: ProtocolosCamada 1: Física

Geração de sinais elétricos, ópticos, magnéticos que serão propagados pelo meio físico.

Protocolo: • Duração e intensidade do sinal.

• Técnica de multiplexação.

• Pinagem, etc.

IntroduçãoCamada 2: Enlace

Usa a camada física para transmitir quadros de dados (tamanho máximo pré-estabelecido).

Quadros são delimitados por seqüência pré-estabelecidos (preâmbulo) de bits.

Não possui serviço confiável de entrega de quadros: duplicação e troca de ordem.

• Controla o fluxo de emissão de quadros.

• Protocolo de acesso ao meio.

• Protocolo de controle de erro.

IntroduçãoCamada 3: Rede

Controla a operação da subrede. Roteamento de pacotes da origem ao destino.

• Dinâmico

• Estático Fragmentação e remontagem de pacotes

• Em redes de difusão e LANs não há roteamento– Protocolo mais simples.

IntroduçãoCamada 4: Camada de Transporte

A principal função desta camada é receber dados da camada de sessão.

• Dividir os dados em pacotes

• Garantir se os pacotes chegarão corretamente ao destino

Há dois tipos de serviços• Serviço garantido

• Serviço não-garantido– Broadcast service

• Comunicação fim-a-fim

IntroduçãoCamada 5: Sessão

Permite que dois pontos estabeleçam uma sessão entre si.

• Sincronismo e organização.

Camada 6: Apresentação Representação dos dados em forma canônica.

• Compressão e criptografia

Camada 7: Aplicação Aplicações em rede.

Exemplo de Relação das CamadasM M

MMH4 H4

M1H4H3 M1H4H3 M2H3M2H3

M1H4H3H2 T2 M2H3H2 T2 M1H4H3H2 T2 M2H3H2 T2

Modelo de Subrede OSIComo funciona a troca de mensagem

Modelo de cartas de correio.

A

B

R1

R2

R3

Arquitetura TCP/IPHistórico

Projeto Arpanet do departamento de Defesa dos EUA.

Aplicação

Apresentação

Sessão

Transporte

Rede

Enlace

Física

Modelo OSI

Aplicação

Transporte

Inter-rede

Host paraRede

TCP/IP

Lan, satélite,rádio, etc

IP

TCP e UDP

Telnet, ftp, smtp, http, ...